专利名称：基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法
技术领域：
本发明属于一种成像负载稳定系统控制信息预处理方法，具体涉及一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法。
背景技术：
在成像负载稳定平台中，为实现平台的稳定控制，首先需要解决平台角运动信息的实时、准确测量问题，传统解决方法是采用高性能传感器进行测量，这可能导致系统成本、体积、重量等不能满足需求，随着MEMS技术和信息处理技术的发展，采用MEMS倾角传感器与MEMS速率陀螺对平台运动信息进行高性能测量具有重要的工程意义。MEMS倾角传感器对平台低频运动角度信号可进行较好的测量，但当平台高频运动时，其测量明显失真，而且其内在的测量原理导致输出的角度测量信息总有延迟；MEMS速率陀螺对平台角速度信号具有很好的测量性能(延时小，无失真)，但其测量存在漂移，因此，单独应用MEMS倾角传感或MEMS速率陀螺均不能实现平台角度信息的实时准确测量。
发明内容
本发明的目的在于提高对成像负载稳定系统角运动信息的测量性能，提供一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法。本发明所采用的技术方案是一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，具体包括如下步骤步骤一、根据倾角传感器与速率陀螺的传输特性建立传输模型；步骤二、根据倾角传感器与速率陀螺的传输模型得到互补的高、低通滤波器；步骤三、通过低通滤波器对倾角传感器输出进行滤波，获得低频区域信息，通过高通滤波器对速率陀螺输出进行滤波后积分，获得高频区域信息；将低频区域信息与高频区域信息进行融合，获得平台角度信息的估计值。如上所述的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，其
中步骤一中，所述倾角传感器传输模型如下 “、 1A1 {s)=-
TS+ \其中，τ—倾角传感器时间常数，本实施例中，τ =0.25，s——拉式变换算子；所述速率陀螺传输模型如下Vg(S) = 1s——拉式变换算子。如上所述的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，其中所述步骤二中低通滤波器、高通滤波器、倾角传感器、速率陀螺模型满足如下公式
s · Vg(S) · F2 (s) +A1 (s) · F1(S) = 1其中F1(S)为低通滤波器，F2(S)为高通滤波器。如上所述的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，其中所述低通滤波器选为
、(2Ts+t)S + 1 [。_ ⑷=(7> + 1)2其中，Ts为常数，取值范围为τ的50 100倍。如上所述的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，其中所述步骤三的融合方式为求和或加权和的融合方式。本发明的有益效果是本发明根据成像负载稳定系统中的倾角传感器与速率陀螺的频率特性，设计高性能互补滤波器，其中低通滤波器对倾角传感器输出进行处理，获得低频区域信息，高通滤波器对速率陀螺输出进行处理，滤除零位漂移，获得高频区域信息，将互补滤波器处理结果进行融合，实现了成像负载稳定系统角度运动信息的低成本、高精度、宽动态的测量。
图1是本发明提供的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明提供的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法进行介绍如图1所示，一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，具体包括如下步骤步骤一、根据倾角传感器与速率陀螺的传输特性建立传输模型倾角传感器输出存在延迟，其模型为一延迟环节，可采用一阶惯性环节进行近似
权利要求
1.一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，具体包括如下步骤步骤一、根据倾角传感器与速率陀螺的传输特性建立传输模型； 步骤二、根据倾角传感器与速率陀螺的传输模型得到互补的高、低通滤波器； 步骤三、通过低通滤波器对倾角传感器输出进行滤波，获得低频区域信息，通过高通滤波器对速率陀螺输出进行滤波后积分，获得高频区域信息；将低频区域信息与高频区域信息进行融合，获得平台角度信息的估计值。
2.根据权利要求1所述的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，其特征在于步骤一中，所述倾角传感器传输模型如下
3.根据权利要求2所述的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，其特征在于所述步骤二中低通滤波器、高通滤波器、倾角传感器、速率陀螺模型满足如下公式s · Vg(S) · F2(s)+A1(S) · F1(S) = 1 其中F1(S)为低通滤波器，F2(s)为高通滤波器。
4.根据权利要求3所述的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，其特征在于所述低通滤波器选为(
5.根据权利要求1所述的一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法，其特征在于所述步骤三的融合方式为求和或加权和的融合方式。
全文摘要
本发明属于一种成像负载稳定系统控制信息预处理方法，具体涉及一种基于互补滤波器的成像负载稳定系统控制信息预处理方法。目的是提高对成像负载稳定系统角运动信息的测量性能。该方法包括如下步骤根据倾角传感器与速率陀螺的传输特性建立传输模型；根据倾角传感器与速率陀螺的传输模型得到互补的高、低通滤波器；通过低通滤波器对倾角传感器输出进行滤波，获得低频区域信息，通过高通滤波器对速率陀螺输出进行滤波后积分，获得高频区域信息；将低频区域信息与高频区域信息进行融合，获得平台角度信息的估计值。该方法实现了成像负载稳定系统角度信息的低成本、高精度、宽动态的测量。
文档编号G01P9/00GK102435167SQ201110273070
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者刘峰, 刘辉, 周东灵, 周祖洋, 尚克军, 张凌宇, 张勤拓, 徐丹, 徐策, 扈光锋, 李文耀, 李邦清, 王子静, 王黎斌, 谢仕民 申请人:北京自动化控制设备研究所